DE2325120C3

DE2325120C3 - Steam humidifier for air conditioning

Info

Publication number: DE2325120C3
Application number: DE19732325120
Authority: DE
Inventors: Johannes Maria Waalwijk Wuyten (Niederlande)
Original assignee: Holland Heating Bv Waalwijk (niederlande)
Current assignee: Holland Heating Bv Waalwijk (niederlande)
Priority date: 1973-04-05
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2325120B2; FR2224710A1; NL7304777A; NL154591B; DE2325120A1; BE813177A; FR2224710B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampfluftbefeuehter für eine Klimaanlage, bei der die zu klimatisierende Luft vom Lufteinlaß nacheinander durch einen Kühler, einen Vorerhitzer und den eine Verengung mit einem engsten Durchtrittsquerschnitt von höchstens 75% des Durchtrittsquerschnitts des Vorerhitzers aufweisenden Dampfluftbefeuehter zum Luftaustritt unter Förderung durch ein Gebläse strömt und bei der in der Verengung des Dampfluftbefeuchters ein Dampfzuführungsrehr angeordnet ist.The invention relates to a steam air humidifier for an air conditioning system, in which the air to be air conditioned from the air inlet one after the other through a cooler, a preheater and the one constriction with a narrowest passage cross-section of at most 75% of the Passage cross-section of the preheater having steam air humidifier for air outlet with conveyance flows through a fan and in the narrowing of the steam humidifier a steam feeder is arranged.

Bei der Luftbefeuchtung mittels Dampf in einer Klimaanlage ist es wichtig, daß die ganze Menge des in den Luftstrom eingespritzten Dampfes in Dampfform in die Luft aufgenommen wird und kein Kondensat verbleibt, so daß die Gefahr eines Niederschlages in der Klimaanlage und in den sich daran anschließenden Auslaßrohr vermieden wird. Bei einem bekannten Dampfluftbefeuehter für Klimaanlagen (Vortragsmanuskript einer Vortragsveranstaltung des VDI, Arbeitskreis technische Gebäudeausrüstung, in Köln, 1972), ist einem Vorers hitzer eine Rohrverengung nachgeschallet, in der die Dampfzuführungsrohre angeordnet sind. Die Rohrverengung endet frei in einem Rohr, dessen Querschnitt im wesentlichen dem des Querschnitts vor der Rohrverengung entspricht, so daß die Luft aus den Verengungen When humidifying the air by means of steam in an air conditioning system, it is important that the entire amount of the steam injected into the air flow is absorbed in the air in vapor form and that no condensate remains, so that there is a risk of precipitation in the air conditioning system and in the outlet pipe connected to it is avoided. In a known steam humidifier for air conditioning (lecture manuscript of a lecture event of the VDI, Technical Building Equipment Working Group, in Cologne, 1972), a preheater is a pipe constriction downstream, in which the steam supply pipes are arranged. The pipe constriction ends freely in a pipe, the cross section of which corresponds essentially to that of the cross section in front of the pipe constriction, so that the air from the constrictions

ίο schichtweise mit unterschiedlicher Feuchtigkeit austritt Daher ist bei dieser Anordnung eine relativ große Baulänge zwischen der Verengung und dem Feuchtigkeitsbegrenzungsregler erforderlich, um die benetzte Luft mit der trockenen Luft zu vermischen.ίο emerges in layers with varying degrees of moisture With this arrangement, therefore, a relatively large overall length is required between the constriction and the humidity limit controller in order to allow the wetted air to mix with the dry air.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine wirksame und kondensatfreie Dampfbefeuchtung der Luft in einer Klimaanlage mit kleiner Baugröße und entsprechend kostensparend zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derThe object of the invention, on the other hand, is an effective and condensate-free steam humidification of the To enable air in an air conditioning system with a small overall size and correspondingly in a cost-saving manner. These The object is achieved in that the Dampfluftbefeuehter als Venturirohr ausgebildet ist, und daß vor dem Venturirohr im Bereich des Eingangs des Dampfluftbefeuchters Wirbelungen erzeugende Turbulenzmittel angeordnet sind.Steam air humidifier is designed as a Venturi tube, and that in front of the Venturi tube in the area of the inlet of the steam humidifier generating eddies Turbulence means are arranged.

Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen wirdWith these measures according to the invention

erreicht, daß die Luft beim Durchströmen des Dampfluftbefeuchters eine starke Verwirbelung durch die Turbulenzmittel und gleichzeitig eine beträchtliche Geschwindigkeitserhöhung erfährt, wobei in dem divergierenden Teil des Venturirohrs eine besonders innigeachieves that the air as it flows through the steam humidifier experiences a strong swirling through the turbulence means and at the same time a considerable increase in speed, a particularly intimate one in the diverging part of the venturi Vermischung der benetzten Luft mit der trockenen Luft erreicht wird. Daraus ergibt sich eine kondensatfreie vollständige Aufnahme des Dampfes in dem gesamten Luftstrom auf einer sehr großen Wegstrecke, so daß eine sehr kurze Baulänge des Dampfluftbefeuchters undMixing of the wetted air with the dry air is achieved. This results in a condensate-free complete absorption of the steam in the entire air flow over a very large distance, so that a very short length of the steam humidifier and seines Austrittsrohres ermöglicht wird. Durch die Verwendung des Venturirohrs sind sowohl der Luftwiderstand als auch das Luftrauschen gering, während dennoch infolge des nur örtlich kleinen Durchgangs eine hohe Luftgeschwindigkeit und eine damit verbundeneits outlet pipe is made possible. By using the Venturi tube, both the air resistance and the air noise are low, while nonetheless due to the only locally small passage one high air speed and an associated intensive Vermischung der Luft im Luftstrom erzielt wird.Intensive mixing of the air in the air flow is achieved will.

In vorteilhafter Weise wird das Dampfzuführungsrohr in der Kehle des Venturirohrs angeordnet, wobei die mittlere Luftgeschwindigkeit vorzugsweise mehr alsAdvantageously, the steam supply pipe is arranged in the throat of the Venturi tube, wherein the mean air speed preferably more than 4 m/sek und weniger als 8 m/sek, insbesondere 6 m/sek beträgt.4 m / sec and less than 8 m / sec, in particular 6 m / sec amounts to.

Die Kondensierung von Feuchtigkeit an der Wand wird dadurch verhütet, daß die Turbulenzmittel in erster Linie starke V/irbelungen in der Mitte des LuftThe condensation of moisture on the wall is prevented by the fact that the turbulence means in first and foremost strong eddies in the middle of the air flusses erzeugen, wobei eine dünne Luftschicht die Wand vor Berührung mit der feuchten, noch Wassertropfen enthaltenden Luft abschirmt. Zusätzliche Turbulenzmittel ergeben eine allmählich fortschreitende Vermischung der dünnen Luftschicht mit der feuchtencreate a flow, with a thin layer of air forming the Shields the wall from contact with the moist air that still contains water droplets. Additional means of turbulence result in a gradually progressive one Mixing of the thin layer of air with the damp Luft, so daß am Ende des Dampfluftbefeuchters ein nahezu homogener, feuchter Luftfluß erzielt wird. Die die starken Wirbelungen erzeugenden Turbulenzmittel können aus einer Stauplatte bestehen, die in der Mitte vor einem Dampfzuführungsrohr angeordnet ist, die zuAir so that at the end of the steam humidifier one almost homogeneous, moist air flow is achieved. The turbulence means producing the strong eddies can consist of a baffle, which is arranged in the middle in front of a steam supply pipe, which to sätzlichen Turbulenzmittel können durch die scharf zu rückspringende Schulter des Venturirohrs gebildet werden.Additional turbulence agents can be used by the sharp too recessed shoulder of the venturi tube are formed.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand verschiedener in der Zeichnung dargestellter, bevorzugterThe invention is shown below with reference to various in the drawing, more preferred

f>5 Ausführungsformen erläutert. Es zeigtf> 5 embodiments explained. It shows

Fig. 1 ein Schema einer Klimaanlage mit einem Dampfluftbefeuehter nach der Erfindung, die Fig.2. 3, 4 und 5 in vergrößertem Maßstab je einenFig. 1 is a diagram of an air conditioning system with a steam air humidifier according to the invention, the Fig. 2. 3, 4 and 5 one each on an enlarged scale

Längsschnitt durch jeweils einen anderen Dampfluftbefeuchter für die Klimaanlage nach F i g. 1,Longitudinal section through a different steam humidifier for the air conditioning system according to FIG. 1,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI durch den Dampfluftbefeuchter nach F i g, 2,F i g. 6 shows a section along the line VI-VI through the Steam humidifier according to F i g, 2,

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VlI durch den Dampfluftbefeuchter nach F ί g, 3,F i g. 7 shows a section along the line VII-VII through the steam humidifier according to F ί g, 3,

Die Klimaanlage 1 nach Fig. I besteht aus einem Schrank 2, der einen an eintn Lufteinlaß 3 angeschlossenen Luftmischer4, ein Filters, einen Vorerhitzer6, einen Kühler 7, einen Spritzschirm 8, einen Dampfluttbefeuchter9, einen Nacherhitzer 10 und ein einem Luftablaß 11 vorgeschaltetes Gebläse 12 enthält Ein durch eine Klappe 15 regelbarer Luftzufuhrkanal 14 verbindet einen zu klimatisierenden, mit einem Ablaßventilator 49 versehenen Raum 13 eines Gebäudes mit dem Luftmischer, der außerdem durch eine Klappe 17 mit der Außenluft in Verbindung steht Der AbIaB 11 ist durch eicen Luftzufuhrkanal 18 der Klimaanlage 1 mit dem Raum 13 verbunden.The air conditioning system 1 according to FIG. I consists of a cabinet 2 which has an air inlet 3 connected to it Air mixer4, a filter, a preheater6, a cooler 7, a spray hood 8, a steam humidifier 9, a reheater 10 and an air outlet 11 upstream fan 12 includes a The air supply duct 14, which can be regulated by a flap 15, connects a ventilator to be air-conditioned with an exhaust ventilator 49 provided room 13 of a building with the air mixer, which is also provided by a flap 17 The AbIaB 11 is in contact with the outside air through an air supply duct 18 of the air conditioning system 1 with connected to room 13.

Der Durchgang A des Filters 5, des Vorerhitzers 6, des Kühlers 7, des Spritzschirms 8, des Nacherhitzers 10 und der Durchgang A des Auslaufs 19 des Darcpfluftbefeuchters 9 sind im wesentlichen gleich, so daß diese Klimatisierungselemente 5,6,7,8,9 und 10 anschließend aneinander in einem durchlaufenden Schrank 2 untergebracht werden können. Die Klimaanlage und insbesondere das Gebläse 12 und der Durchgang A sind derart bemessen, daß die Luftgeschwindigkeit im Durchgang A 2 bis 3 m/sek beträgtThe passage A of the filter 5, the preheater 6, the cooler 7, the spray screen 8, the post-heater 10 and the passage A of the outlet 19 of the Darcpfluftbefuchter 9 are essentially the same, so that these air conditioning elements 5,6,7,8,9 and 10 can then be accommodated next to one another in a continuous cabinet 2. The air conditioning system and in particular the fan 12 and the passage A are dimensioned such that the air speed in passage A is 2 to 3 m / sec

Der Dampfluftbefeuchter hat ein an seinen Eingang 20 angeschlossenes Venturirohr 21. Mittig in der Kehle 22 des Venturirohrs 21 ist ein sich über die Breite des Dampfluftbefeuchters 9 erstreckendes Dampfrohr 23 angeordnet, das aus kleinen, über die Breite des Dampfluftbefeuchters 9 verteilten Löchern 24 Dampf in den Luftstrom 27 spritzt Dieser Luftstrom 27 wird durch Turbulenzmittel, die aus einer Stauplatte 28 mit kurzen Flanschen 29 bestehen, in starke Wirbelung 25 gebracht. Dank der heftigen Turbulenz des Luftflusses wird der Dampf 26 praktisch homogen über den Durchgang B der Kehle 22 verteilt, so daß nahe den Wänden 30 des Venturirohrs 21 dünne nicht oder kaum durch Dampf benetzte Luftschichten 31 entstehen, die eine Kondensierung an den Wänden 30 verhüten. Das Venturirohr 21 endet schroff in einem Abstand C von der Wand 32 des Auslaufs 19. Das schroffe Ende 33 des Venturirohrs bildet zusätzliche Turbulenzmittel, die zusätzliche Wirbelungen 34 erzeugen, so daß die trocknen, dünnen Luftschichten 31 mit der befeuchteten Luft gemischt werden und der Luftstrom am Ausgang 35 des Durchgangs A nahezu gleichmäßig ist. Der Minimaldurchgang B des Dampfbenetzers 9, d. h. der Durchgang der Kehle 22 beiderseits des Dampfrohres 23, beträgt maximal 75% des Durchgangs A, so daß die mittlere Luftgeschwindigkeit in der Kehle 22 mehr als 4 m/sek bis 8 m/sek beträgt. Vorzügliche Resultate ergaben sich bei einer mittleren Geschwindigkeit von 5 bis 7 m/sek, wobei die Luftgeschwindigkeit von 6 m/sek optimal war. Als Resultat wird hier verstanden, daß alle, Dampf 26 im Luftstrom 27 nach einem verhältnismäßig s kurzen Auslauf 19 am Ausgang 35 als Teilchen von weniger als 1 bis 5 μ aufgenommen wird, bei welcher Abmessung die Tropfen nicht mehr zum Kondensieren geneigt sind.The steam humidifier has a venturi tube 21 connected to its inlet 20. In the center of the throat 22 of the venturi tube 21 is a steam tube 23 extending over the width of the steam humidifier 9, which draws steam into the from small holes 24 distributed over the width of the steam humidifier 9 Air stream 27 is sprayed This air stream 27 is brought into strong eddies 25 by turbulence means, which consist of a baffle plate 28 with short flanges 29. Thanks to the violent turbulence of the air flow, the steam 26 is distributed practically homogeneously over the passage B of the throat 22, so that near the walls 30 of the Venturi tube 21 thin layers of air 31, which are not or hardly wetted by steam, are formed, which prevent condensation on the walls 30. The venturi 21 ends abruptly at a distance C from the wall 32 of the outlet 19. The abrupt end 33 of the venturi forms additional turbulence means which generate additional eddies 34 so that the dry, thin air layers 31 are mixed with the humidified air and the air flow at the exit 35 of passage A is almost uniform. The minimum passage B of the steam wetting agent 9, ie the passage of the throat 22 on both sides of the steam pipe 23, is a maximum of 75% of passage A, so that the average air speed in the throat 22 is more than 4 m / sec to 8 m / sec. Excellent results were obtained at an average speed of 5 to 7 m / sec, the air speed of 6 m / sec being optimal. As a result, it is understood here that all steam 26 in the air stream 27 after a relatively short outlet 19 is absorbed at the outlet 35 as particles of less than 1 to 5 μ, at which dimension the drops are no longer inclined to condense.

Ein Beispiel der Abmessungen eines Dampfluftbefeuchters ist:An example of the dimensions of a steam humidifier is:

Durchgang A ist m² bei einer Schrankhöhe «on 1,6 m und einer Breite von 4 m
Durchgang ß ist 3,2 m².
Oberfläche der Stauplatte 28 ist 0,6 m².
Die Konvergenzlänge F des Venturirohrs 21 ist 0,4 m.Passage A is m ² with a cabinet height of 1.6 m and a width of 4 m
Passage ß is 3.2 m ² .
The surface of the baffle 28 is 0.6 m ² .
The convergence length F of the venturi 21 is 0.4 m.

Der Abrundungsradius des Venturis ist 0,1 m.
Die Länge G der Kehle 22 ist 0,2 m.
Die Divergenzlänge / ist 0,5 m bei einem Divergenzwmkel a von 14°.The radius of curvature of the Venturi is 0.1 m.
The length G of the groove 22 is 0.2 m.
The divergence length / is 0.5 m with a divergence angle a of 14 °.

Der Abstand zwischen der Staulatte 28 und dem Dampfrohr 23 ist 0,38 m.
Die Menge behandelter Luft ist etwa 19 nWsek.
Die Längen D\, Di, D3 oder D» des Auslaufs 19 sind von der verlangten, relativen Feuchtigkeit abhängig 2nd betragen 0,24,0,7,1,24 bzw. 1,9 m bei 75, 80, 85 bzw. 90% relativer Feuchtigkeit.
Um Kondensierung auf der Außenseite des Dampfrohres 23 zu verhüten, wird das Dampfrohr 23, dessen Löcher 24 entgegen der Luftströmung 2/ gerichtet sind, und dessen Zufuhr 36 durch ein Ventil 38 gesteuert wird, von einem Mantel 37 umgeben, durch den Dampf von einer Zufuhr 39 zuerst in Richtung des Endes 40 und dann dem Auslaß 41 zuströmt (s. F i g. 6). Der Auslaß 41 ist über einen Kondenstopf 16 mit einer Kondensabfuhr 44 an die Zufuhr 36 angeschlossen.The distance between the baffle 28 and the steam pipe 23 is 0.38 m.
The amount of treated air is about 19 nWsec.
The lengths D \, Di, D3 or D »of the outlet 19 depend on the required relative humidity 2nd are 0.24,0,7,1,24 or 1.9 m at 75, 80, 85 or 90 % relative humidity.
In order to prevent condensation on the outside of the steam pipe 23, the steam pipe 23, the holes 24 of which are directed against the air flow 2 / and the supply 36 of which is controlled by a valve 38, is surrounded by a jacket 37 through which the steam is supplied 39 flows first in the direction of the end 40 and then towards the outlet 41 (see FIG. 6). The outlet 41 is connected to the supply 36 via a condensate pot 16 with a condensate discharge 44.

Die Abmessungen und die Konstruktion des Dampfbenetzers nach F i g. 3 sind gleich denen nach F i g. 2, wobei jedoch ein anderes Dampfrohr 23 (s. Fi g. 7) vorgesehen ist. Dieses Dampfrohr 23 hat vertikal aufwärts gerichtete, in der Mitte der Kehle angeordnete Löcner 24. Der Dampf tritt aus einem Innenrohr 42 durch abwärts gerichtete Öffnungen 43 in das Dampfrohr 23 ein. Aus diesem strömt er aufwärts aus den Löchern 24, während das Kondenswasser, di*s sich unten im Dampfrohr 23 sammelt, durch eine Kondensabfuhr 44 wegfließt.The dimensions and construction of the steam humidifier according to FIG. 3 are the same as those according to FIG. 2, however, another steam pipe 23 (see Fig. 7) is provided. This steam pipe 23 is vertical upwardly directed holes 24 in the center of the throat. The steam emerges from an inner tube 42 through downwardly directed openings 43 into the steam pipe 23. From this it flows upwards the holes 24, while the condensation water, this is Collects below in the steam pipe 23, flows away through a condensate discharge 44.

F i g. 4 zeigt einen Dampfluftbefeuchter 9, in dem die Höhe des Strömungskanals etwa zweimal größer als nach F i g. 2 ist. Nach F i g. 4 ist die Ausführungsform nach F i g. 2 gleichsam verdoppelt, da zwei Venturirohre 21 übereinander angeordnet sind, die mit je einer Stauplatte 28 und einem Dampfrohr 23 versehen sind.F i g. 4 shows a steam humidifier 9 in which the height of the flow channel is about twice greater than according to FIG. 2 is. According to FIG. 4 is the embodiment of FIG. 2 doubled, as it were, because there are two Venturi tubes 21 are arranged one above the other, which are each provided with a baffle plate 28 and a steam pipe 23.

Auch F i g. 5 zeigt eine Verdopplung des Luftbefeuchters nach F i g. 3.Also F i g. 5 shows a duplication of the air humidifier according to FIG. 3.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Dampfluftbefeuchter für eine Klimaanlage, bei der die zu klimatisierende Luft von; Lufteinlaß nacheinander durch einen Kühler, einen Vorerhitzer und den eine Verengung mit einem engsten Durchtrittsquerschnitt von höchstens 75% des Durchtrittsquerschnitts des Vorerhitzers aufweisenden Dampfluftbefeuehter zum Luftaustritt unter Förderung durch ein Gebläse strömt und bei der in der Verengung des Dampfluftbefeuchters ein Dampfzuführungsrohr angeordnet ist.dadurchgekennzeichn e t, daß der Dampfluftbefeuehter (9) als Venturirohr (21) ausgebildet ist und daß vor dem Venturirohr (21) im Bereich des Eingangs (20) des Dampfluftbefeuchters (9) Wirbelungen erzeugende Turbulenzmittel (28) angeordnet sind.1. Steam humidifier for an air conditioning system, in which the air to be conditioned is from; Air intake successively through a cooler, a preheater and the steam air humidifier, which has a constriction with a narrowest passage cross-section of at most 75% of the passage cross-section of the preheater, for air discharge with conveyance a fan flows and in which a steam supply pipe is arranged in the constriction of the steam humidifier. 9) vortex generating turbulence means (28) are arranged.

2. Dampfluftbefeuehter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfzuführungsrohr (23) in der KeHe (22) des Venturirohr« (21) angeordnet ist2. Steam air heater according to claim 1, characterized in that the steam supply pipe (23) is arranged in the KeHe (22) of the Venturi tube «(21)

3. Dampfluftbefeuehter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Turbulenzmittel (33) nahe der Wand (32) des Dampfluftbefeuchters (9) angeordnet sind.3. Steam air humidifier according to one of claims 1 or 2, characterized in that additional turbulence means (33) near the wall (32) of the Steam humidifier (9) are arranged.

4. Dampfluftbefeuehter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (21) in einem Abstand (C) von der Wand (32) des Dampfluftbefeuchters (9) mit einer scharf zurückspringenden Schulter (33) endet.4. Steam humidifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Venturi tube (21 ) ends at a distance (C) from the wall (32) of the steam humidifier (9) with a sharply receding shoulder (33).

5. Dampfluftbefeuehter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzmittel durch mindestoa·; eine Stauplatte (28) gebildet werden.5. steam air humidifier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the turbulence means by at least ·; a stowage plate (28) can be formed.

6. Dampfluftbefeuehter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauplatte (28) mittig vor dem Dampfzuführungsrohr (23) angeordnet ist.6. Dampfluftbefeuehter according to claim 5, characterized in that the baffle plate (28) centrally in front the steam supply pipe (23) is arranged.

7. Dampfluftbefeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzmittel (28) in einem Abstand (F) von etwa 0,4 m vor dem Dampfzuführungsrohr (23) angeordnet sind.7. Steam humidifier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the turbulence means (28) are arranged at a distance (F) of about 0.4 m in front of the steam supply pipe (23).

8. Dampfluftbefeuchter nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Luftgeschwindigkeit im Engquerschnitt (22) im Bereich zwischen 4 und 8 m/sek, insbesondere 6 m/sek liegt.8. Steam humidifier according to one of claims I to 7, characterized in that the middle Air speed in the narrow cross-section (22) in the range between 4 and 8 m / sec, in particular 6 m / sec lies.